JP2022149035A - Wavelength conversion member and light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、波長変換部材、および発光装置に関する。 The present invention relates to wavelength conversion members and light emitting devices.
発光素子であるLED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)等の光源から照射された光を、蛍光体層により異なる波長の変換光として放出する波長変換部材を用いた発光装置が知られている。近年では、エネルギー効率が高く、小型化、高出力化に対応しやすいLDを光源として用いたアプリケーションが増えている。 2. Description of the Related Art A light-emitting device using a wavelength-converting member that emits light emitted from a light source such as a light-emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) or an LD (Laser Diode) as light having a different wavelength converted by a phosphor layer is known. there is In recent years, there has been an increasing number of applications using LDs as light sources, which have high energy efficiency and can easily respond to miniaturization and high output.
このような発光素子の高出力化が進むことにより、光源自身や光源の照射対象となる波長変換部材が発熱することで、発光装置としての性能低下が問題となることがある。 As the output of such a light-emitting element increases, the light source itself and the wavelength conversion member to be irradiated by the light source generate heat, which may cause a problem of deterioration in the performance of the light-emitting device.
特許文献1は、発光素子であるLEDチップへの入力電力を大きくして光出力を高めることができるように、LEDチップの放熱性を高めるため、LEDチップが実装される実装基板に、流体からなる冷媒を通す流路が形成された発光装置について開示されている。 Patent Document 1 discloses that a mounting substrate on which an LED chip is mounted is coated with fluid from a A light-emitting device is disclosed in which a flow path for passing a coolant is formed.
特許文献2は、発光素子と該発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する光を発する蛍光物質を含有する光変換部材であって、蛍光物質の自己発熱を抑制するため、発光素子の方から見て、光変換部材を備える側に放熱部材を有する発光装置について開示されている。 Patent Document 2 discloses a light conversion member containing a light-emitting element and a fluorescent material that absorbs at least part of the light from the light-emitting element and emits light having a different wavelength. , discloses a light-emitting device having a heat-dissipating member on the side of the light-converting member when viewed from the light-emitting element.
特許文献3は、高効率の放熱を目的とする発光ダイオードパッケージであって、基板上に搭載された発光ダイオードを覆うケース部材と、ケース部材の内部に液状の冷媒と、冷媒中に分散する蛍光体粒子を備えることが開示されている。 Patent Document 3 discloses a light-emitting diode package for the purpose of highly efficient heat dissipation, which includes a case member covering a light-emitting diode mounted on a substrate, a liquid coolant inside the case member, and fluorescent light dispersed in the coolant. It is disclosed to comprise body particles.
特許文献1の構成によれば、発光時の発熱によるLEDチップの温度上昇が起こっても、LEDチップ自身の光出力低下は抑制される。しかしながら、発光素子からの光を受ける波長変換部材自身の発熱による性能低下も発光装置の高出力化に伴い課題となっているところ、特許文献1には波長変換部材に対する冷却については開示されていない。 According to the configuration of Patent Literature 1, even if the temperature of the LED chip rises due to heat generated during light emission, a decrease in light output of the LED chip itself is suppressed. However, deterioration in performance due to heat generation of the wavelength conversion member itself that receives light from the light emitting element has become a problem as the output of the light emitting device has increased, and Patent Document 1 does not disclose cooling of the wavelength conversion member. .
特許文献2の構成によれば、発光素子からの光を受ける波長変換部材の放熱性が向上し、発光装置としての性能低下が抑制される。なお、特許文献2における放熱部材の材料は、少なくとも発光素子からの光を透過させることのできる材料、または、発光素子からの光と光変換部材が発する光の両方を透過させることのできる材料であることが記載され、実施例では石英ガラスを使用している。しかしながら石英ガラスは熱伝導率が低く、発光素子の高出力化に伴う波長変換部材の発熱に対する対策としては不十分となる場合がある。 According to the configuration of Patent Document 2, the heat dissipation property of the wavelength conversion member that receives the light from the light emitting element is improved, and deterioration in performance as a light emitting device is suppressed. The material of the heat dissipation member in Patent Document 2 is a material that can transmit at least the light from the light emitting element, or a material that can transmit both the light from the light emitting element and the light emitted from the light conversion member. It is described that there is, and quartz glass is used in the examples. However, quartz glass has a low thermal conductivity, and it may not be sufficient as a countermeasure against heat generation of the wavelength conversion member accompanying the increase in the output of the light emitting element.
特許文献3の構成によれば、LEDチップからの発熱を冷媒が受け取り、ケース部材内で冷媒の熱対流が生じ、大気中に放散される。しかしながら、ケース部材内で分散される蛍光体粒子は常時冷媒環境に晒されるため、蛍光体粒子へのダメージ、劣化が懸念される。 According to the configuration of Patent Document 3, the heat generated from the LED chip is received by the coolant, heat convection occurs in the coolant within the case member, and the heat is dissipated into the atmosphere. However, since the phosphor particles dispersed in the case member are always exposed to the coolant environment, there is concern about damage and deterioration of the phosphor particles.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高出力の発光素子を使用しても波長変換部材の温度消光等による発光性能の低下を抑制することができると共に、蛍光体の劣化を抑制できる波長変換部材および発光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is capable of suppressing deterioration in light emission performance due to temperature quenching of a wavelength conversion member even when a high-output light emitting element is used, and is capable of An object of the present invention is to provide a wavelength conversion member and a light emitting device capable of suppressing deterioration.
(1)上記の目的を達成するため、本発明の波長変換部材は、波長変換部材であって、平板状に形成された基材と、前記基材の一方の主面に設けられ、蛍光体粒子と透光性セラミックスとで形成された蛍光体層と、前記基材の他方の主面に設けられ、内部に冷媒を貯留する空間を有する冷却部材と、を備え、前記冷却部材は、前記冷媒を前記基材の前記他方の主面に接触させることで前記基材または前記蛍光体層を冷却することを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, the wavelength conversion member of the present invention is a wavelength conversion member comprising a substrate formed in a flat plate shape, provided on one main surface of the substrate, and containing a phosphor a phosphor layer formed of particles and translucent ceramics; and a cooling member provided on the other main surface of the base material and having a space for storing a coolant therein, wherein the cooling member comprises the The base material or the phosphor layer is cooled by bringing a coolant into contact with the other main surface of the base material.
このように、蛍光体層が形成された主面と反対側の主面に冷媒が接触することで、冷媒を介して基材や蛍光体層を冷却できるので、高出力の発光素子を使用しても波長変換部材の温度消光等による発光性能の低下を抑制することができると共に、蛍光体層が冷媒と接触しないので、蛍光体の劣化を抑制できる。 In this way, since the coolant contacts the main surface opposite to the main surface on which the phosphor layer is formed, the base material and the phosphor layer can be cooled via the coolant. However, deterioration of the light emission performance due to temperature quenching of the wavelength conversion member can be suppressed, and deterioration of the phosphor can be suppressed because the phosphor layer does not come into contact with the coolant.
(2)また、本発明の波長変換部材において、前記基材は、透光性を有することを特徴としている。 (2) Further, in the wavelength conversion member of the present invention, the base material is characterized by having translucency.
これにより、透過型の波長変換部材を構成できる。透過型の波長変換部材は、最初に発光素子の光が照射される基材に近い位置の蛍光体がより熱を発生させる可能性が高いので、蛍光体層が形成された主面と反対側の主面に冷媒が接触することで、冷却効果をより高めることができる。 Thereby, a transmissive wavelength conversion member can be constructed. In the transmissive wavelength conversion member, since there is a high possibility that the phosphor at a position close to the base material irradiated with the light of the light emitting element first generates more heat, The cooling effect can be further enhanced by contacting the main surface of the coolant.
(3)また、本発明の波長変換部材において、前記冷却部材は、前記基材と対向する底面を構成する第1の部材、および前記基材と接続される側面を構成する第2の部材を備え、前記第1の部材は、少なくとも一部が透光性を有することを特徴としている。 (3) In the wavelength conversion member of the present invention, the cooling member includes a first member forming a bottom surface facing the substrate and a second member forming a side surface connected to the substrate. At least a part of the first member is translucent.
これにより、発光素子を冷却部材の外側に配置することができ、発光素子と冷媒の接触を防ぐことができ、発光素子の劣化や故障のリスクを低減できる。 As a result, the light-emitting element can be arranged outside the cooling member, contact between the light-emitting element and the coolant can be prevented, and the risk of deterioration or failure of the light-emitting element can be reduced.
(4)また、本発明の波長変換部材において、前記冷却部材は、前記基材と対向する底面を構成する第1の部材、および前記基材と接続され、側面を構成する第2の部材を備え、前記第2の部材は、透光性を有しないことを特徴としている。 (4) Further, in the wavelength conversion member of the present invention, the cooling member includes a first member forming a bottom surface facing the substrate and a second member connected to the substrate and forming a side surface. In addition, the second member is characterized by not having translucency.
これにより、透過型の波長変換部材において、冷却部材の側面から意図しない方向に光が漏れることを防ぐことができる。 As a result, light can be prevented from leaking in an unintended direction from the side surface of the cooling member in the transmissive wavelength conversion member.
(5)また、本発明の波長変換部材において、前記冷却部材は、前記冷媒を前記空間に供給する供給孔、および前記冷媒を前記空間から排出する排出孔を有し、前記供給孔および前記排出孔にはそれぞれ前記冷媒を通す供給管および排出管が接続され、前記冷却部材は、前記供給管および前記排出管を通じて前記冷媒を前記空間に流通させることで前記基材または前記蛍光体層を冷却することを特徴としている。 (5) Further, in the wavelength conversion member of the present invention, the cooling member has a supply hole for supplying the coolant to the space and a discharge hole for discharging the coolant from the space, and the supply hole and the discharge A supply pipe and a discharge pipe through which the coolant passes are connected to the holes, respectively, and the cooling member cools the base material or the phosphor layer by allowing the coolant to flow through the space through the supply pipe and the discharge pipe. It is characterized by
このように、空間に貯留される冷媒を流通させることで、冷却効果をより向上させることができ、発光素子の高出力化に対応することができる。 By circulating the coolant stored in the space in this way, the cooling effect can be further improved, and it is possible to cope with the increase in output of the light emitting element.
(6)また、本発明の発光装置は、発光装置であって、上記(1)から(5)のいずれかに記載の波長変換部材と、前記波長変換部材の前記他方の主面側に設けられ、特定範囲の波長の光を発する発光素子と、を備えることを特徴としている。 (6) Further, a light-emitting device of the present invention is a light-emitting device, comprising: the wavelength conversion member according to any one of the above (1) to (5); and a light-emitting element that emits light having a wavelength within a specific range.
これにより、冷却効果の高い波長変換部材と発光素子とを組み合わせた発光装置を構成でき、発光素子の高出力化に対応することができる。 As a result, it is possible to construct a light-emitting device in which a wavelength conversion member having a high cooling effect and a light-emitting element are combined, and it is possible to cope with an increase in output of the light-emitting element.
本発明によれば、高出力の発光素子を使用しても波長変換部材の温度消光等による発光性能の低下を抑制することができると共に、蛍光体の劣化を抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it uses a high-power light emitting element, it can suppress the deterioration of the light emission performance by the temperature quenching of a wavelength conversion member, etc., and can suppress deterioration of a fluorescent substance.
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。なお、構成図において、各構成要素の大きさは概念的に表したものであり、必ずしも実際の寸法比率を表すものではない。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in each drawing, and overlapping descriptions are omitted. In addition, in the configuration diagram, the size of each component is conceptually represented, and does not necessarily represent the actual size ratio.
[第1の実施形態]
[波長変換部材の構成]
図1は、第1の実施形態に係る波長変換部材の一例を示す模式的な断面図である。図2は、波長変換部材の蛍光体層部分の断面を拡大した模式図である。図3は、第1の実施形態に係る波長変換部材の一例を示す模式的な斜視図である。本実施形態に係る波長変換部材100は、基材110と、蛍光体層120と、冷却部材130と、を備える。
[First Embodiment]
[Structure of Wavelength Conversion Member]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the wavelength conversion member according to the first embodiment. FIG. 2 is an enlarged schematic diagram of the cross section of the phosphor layer portion of the wavelength conversion member. FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of the wavelength conversion member according to the first embodiment. A
波長変換部材100は、光源から照射された入射光を透過または反射させつつ、入射光により励起して波長の異なる光を発生させる。例えば、青色光の入射光を透過または反射させつつ、蛍光体層120で変換された緑と赤や黄色の変換光を放射させて、変換光と入射光を合わせて、または、変換光のみを利用し、様々な色の光に変換できる。
The
基材110は、平板状に形成される。基材110の主面の形状は、使用される発光装置に応じて四角形、多角形、円形、楕円形など様々な形状であってよい。また、基材110は、蛍光体層120が形成される凹部が形成されてもよい。蛍光体層120の厚みは、基材110の厚みと比較して十分に薄いので、凹部が形成された基材110も平板状であるとみなす。例えば、基材110の厚みは0.5mm~2mmであることが好ましい。
The
基材110の材料は、ガラス、サファイア、アルミニウム、鉄、銅等を用いることができる。透過型の波長変換部材100は、基材110を透光性を有する材料で製造する。反射型の波長変換部材100は、基材110のすべてを、光を反射する材料で製造することもできるが、光の反射を考慮しない材料の一面に銀などの光を反射する材料をメッキなどで設けて反射層としたり、TiO2などの増反射膜を形成したりしてもよい。
Glass, sapphire, aluminum, iron, copper, or the like can be used as the material of the
基材110は、高エネルギーの光源光が照射された蛍光体層120で発生した熱を冷却部材130に効率よく伝熱するため、熱伝導率が高いことが好ましい。よって、透過型の場合は、サファイアで形成されることが好ましい。また、反射型の場合は、アルミニウムや銅で形成されることが好ましい。
The
基材110は、透光性を有することが好ましい。これにより、透過型の波長変換部材100を構成できる。透過型の波長変換部材100は、最初に発光素子の光が照射される基材110に近い位置の蛍光体粒子122がより熱を発生させる可能性が高いので、蛍光体層120が形成された一方の主面112と反対側の主面(他方の主面114)に冷媒が接触することで、冷却効果をより高めることができる。このとき、基材110の表面には光源光は通し、変換光を反射するダイクロイックミラーコートが形成されていてもよい。
The
蛍光体層120は、基材110の一方の主面112に設けられる。蛍光体層120は、蛍光体粒子122、および透光性セラミックス124により構成されている。透光性セラミックス124は、蛍光体粒子122同士を結合するとともに蛍光体粒子122と基材110とを結合している。これにより、高エネルギー密度の光の照射に対して、放熱材として機能する基材110と接合しているため効率よく放熱でき、蛍光体層120の光変換時に生じる熱が蓄積することで起こる温度消光を抑制できる。
基材110の一方の主面112に凹部が形成されている場合、蛍光体層120は、その凹部に設けられてもよい。これにより、基材110が蛍光体層120に接触する面積を大きくすることができるため、放熱性をより高めることができる。蛍光体層120の厚みは、凹部の深さより厚くてもよいし、薄くてもよい。
If a concave portion is formed on one
蛍光体層120の厚みは、15μm以上300μm以下であることが好ましく、50μm以上200μm以下であることがより好ましい。蛍光体層120が薄すぎると、光路において蛍光体粒子122の存在が薄い箇所が存在し、必要な変換光が得られなくなる虞がある。一方で厚すぎると、蛍光体層120の蓄熱による特性低下の虞があるためである。
The thickness of
蛍光体層120の厚みは、基材110の平面方向と垂直な断面についてSEM画像を解析することで測定することができる。上記の断面について、SEM断面写真を1000倍の倍率で撮影し、例えば、20μmの等間隔で10本の垂線を引き、蛍光体層120のトップ面から基材110のトップ面(一方の主面112)までの距離を測定し、10本の線の長さの平均値をその断面の厚みとする。断面のSEM画像は、蛍光体層120全体の厚みの平均を表すように、複数とることが好ましい。例えば、ランダムに3箇所以上で撮影し、各断面の厚みの平均値を蛍光体層120の厚み(平均厚み)とする。
The thickness of the
蛍光体層120は、蛍光体粒子122および透光性セラミックス124の他に無機粒子を含んでもよい。無機粒子を混合する場合には、様々な目的にかなった無機粒子を混合できる。例えば、蛍光体ペーストの粘度を調整する目的、蛍光体ペーストの蛍光体粒子の密度を調整する目的、蛍光体層で光を散乱させる目的、蛍光体層の熱伝導率をよくする目的、蛍光体層の空隙を減少させる目的等が挙げられる。無機粒子の平均粒子径は、蛍光体層120に含まれる蛍光体粒子の平均粒子径と同等または小さいことが好ましい。
The
蛍光体粒子122の平均粒子径は、5μm以上50μm以下であることが好ましく、7μm以上30μm以下であることがより好ましい。5μm以上である場合、変換光の発光強度が大きくなり、ひいては波長変換部材100の発光強度が大きくなる。また、50μm以下である場合、蛍光体層120の厚みの調整が容易となり、蛍光体粒子122の脱粒のリスクを低減できる。また、個々の蛍光体粒子122の温度を低く維持でき、温度消光を抑制できる。なお、本明細書において平均粒子径とは、メジアン径(D50)である。平均粒径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置の乾式測定または湿式測定を用いて計測することができる。
The average particle diameter of the
蛍光体粒子122は、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(YAG系蛍光体)およびルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(LAG系蛍光体)を用いることができる。その他、蛍光体粒子122は、発光させる色の設計に応じて以下のような材料から選択できる。例えば、BaMgAl10O17:Eu、ZnS:Ag,Cl、BaAl2S4:EuあるいはCaMgSi2O6:Euなどの青色系蛍光体、Zn2SiO4:Mn、(Y,Gd)BO3:Tb、ZnS:Cu,Al、(M1)2SiO4:Eu、(M1)(M2)2S:Eu、(M3)3Al5O12:Ce、SiAlON:Eu、CaSiAlON:Eu、(M1)Si2O2N:Euあるいは(Ba,Sr,Mg)2SiO4:Eu,Mnなどの黄色または緑色系蛍光体、(M1)3SiO5:Euあるいは(M1)S:Euなどの黄色、橙色または赤色系蛍光体、(Y,Gd)BO3:Eu,Y2O2S:Eu、(M1)2Si5N8:Eu、(M1)AlSiN3:EuあるいはYPVO4:Euなどの赤色系蛍光体が挙げられる。なお、上記化学式において、M1は、Ba,Ca,SrおよびMgからなる群のうちの少なくとも1つが含まれ、M2は、GaおよびAlのうちの少なくとも1つが含まれ、M3は、Y,Gd,LuおよびTeからなる群のうち少なくとも1つが含まれる。なお、上記の蛍光体粒子122は一例であり、波長変換部材100に用いられる蛍光体粒子122が必ずしも上記に限られるわけではない。
For the
透光性セラミックス124は、無機バインダが加水分解または酸化されて形成されたものであり、透光性を有する無機材料により構成されている。透光性セラミックス124は、例えばシリカ(SiO2)、リン酸アルミニウムで構成される。透光性セラミックス124は無機材料からなるので、レーザダイオード等の高エネルギーの光が照射されても変質しない。また、透光性セラミックス124は透光性を有するので、光源光や変換光を透過させることができる。無機バインダとしては、エチルシリケート、第一リン酸アルミニウム水溶液等を用いることができる。
The
なお、透光性を有する物質とは、0.5mmの対象物質に対して、可視光の波長領域(λ=380~780nm)で光を垂直に入射したとき、反対側から抜けた光の放射束が入射光の80%を超える特性を有する物質をいう。 In addition, a substance with translucency is the radiation of light that escapes from the opposite side when light in the visible light wavelength range (λ = 380 to 780 nm) is vertically incident on a target substance of 0.5 mm. A substance that has the property that the flux exceeds 80% of the incident light.
冷却部材130は、基材110の他方の主面114に設けられ、内部に冷媒を貯留する空間134を有する。冷却部材130は、冷媒を基材110の他方の主面114に接触させることで基材110または蛍光体層120を冷却する。
The cooling
冷却部材130は、有底開口形状に形成されていることが好ましい。冷却部材130の開口部136に基材110が蓋をすることで、空間134が密閉されると共に、冷媒を基材110の他方の主面114に接触させることができる。なお、冷却部材130の形状は、冷媒を基材110の他方の主面114に接触させることができる形状であれば、どのようなものであってもよい。冷却部材130の厚みは特に限定はしないが、内圧による冷却部材130の破損リスクを低減するため、0.5mm以上とすることが好ましい。冷却部材130は、冷却用のフィンが設けられていてもよい。
Cooling
冷却部材130と基材110との接続方法(固定方法または接合方法)は、ネジ止めやクランプ止め、接着剤による接着等、内圧による冷媒の漏れを防ぐことができる方法であれば、どのような方法であってもよい。Oリング140等のガスケットを使用してもよい。また、これらを併用してもよい。接着剤を使用する場合、熱伝導率が高いことが好ましく、例えば、シリコーン樹脂を含むシリコーン接着剤を使用することが好ましい。図4は、第1の実施形態に係る波長変換部材の変形例を示す模式的な断面図である。図4は、Oリング140とネジ止めを使用した例を示している。また、図4の蛍光体層120は、基材110の凹部に形成されている例を示している。
The connection method (fixing method or joining method) between the cooling
冷却部材130は、1の部材により形成されていてもよいし、複数の部材が組み合わされて形成されていてもよい。図5(a)、(b)は、それぞれ第1の実施形態に係る波長変換部材の変形例を示す模式的な断面図である。図5(a)、(b)に示されるように、冷却部材130は、基材110と対向する底面を構成する第1の部材131、および基材110と接続される側面を構成する第2の部材132を備えていてもよい。また、これら以外の部材を使用して構成されてもよい。
The cooling
冷却部材130は、基材110と対向する底面を構成する第1の部材131、および基材110と接続される側面を構成する第2の部材132を備え、第1の部材131は、少なくとも一部が透光性を有することが好ましい。これにより、発光素子を冷却部材130の外側に配置することができ、発光素子と冷媒の接触を防ぐことができ、発光素子の劣化や故障のリスクを低減できる。透光性を有する物質として、例えば、サファイア、ガラス等が使用可能である。
The cooling
冷却部材130は、基材110と対向する底面を構成する第1の部材131、および基材110と接続され、側面を構成する第2の部材132を備え、第2の部材132は、透光性を有しないことが好ましい。これにより、透過型の波長変換部材100において、冷却部材130の側面から意図しない方向に光が漏れることを防ぐことができる。
The cooling
透光性を有しない部材として、例えば、セラミックス、金属、樹脂(高熱伝導率のフィラー材料を含む複合樹脂など)等が使用可能である。また、透光性を有する基材の表面に光の透過を防止する層を形成してもよい。 As the non-translucent member, for example, ceramics, metal, resin (composite resin containing high thermal conductivity filler material, etc.), etc. can be used. Further, a layer for preventing light transmission may be formed on the surface of the substrate having translucency.
第2の部材132は、金属部材により形成されていることが好ましい。このように、第2の部材132が金属部材により形成されていることで、熱伝導性に優れ、蛍光体層120で発生した熱を、基材110を通じて直接第2の部材132へ、または冷媒から第2の部材132へ放熱することが可能となるため、波長変換部材100としての温度消光等による発光性能の低下を抑制することができ、発光素子の高出力化に対応しやすくすることができる。
The
金属部材としては、アルミニウム、銅、鉄およびそれらの合金を用いることができ、空間内を通る光源光や、波長変換されて第2の部材132側へ出てくる変換光をさらに反射させて戻すことを考慮すると、可視光の全領域において高い反射率を有するアルミニウムで形成されていることが特に好ましい。
Aluminum, copper, iron, and alloys thereof can be used as the metal member, and the light source light passing through the space and the converted light that is wavelength-converted and emitted toward the
冷媒を貯留する空間134内は冷媒により満たされていることが好ましい。例えば、冷媒に水を用いる場合は、空間134内の全てが水で満たされていることが好ましい。空間134内に水の層と空気の層の両方が存在する場合、それぞれの屈折率の違いから空間内で光の散乱によるロスが生じてしまう虞があるためである。そのため、冷媒は2種類以上の混合物であってもよいが、空間134内における屈折率は一定であることが好ましい。なお、冷媒としては液体状、気体状を問わない。例えば、水、グリコール類、HFC(ハイドロフルオロカーボン)類、二酸化炭素等を使用することができる。
The
[第2の実施形態]
[波長変換部材の構成]
次に本発明の第2の実施形態に係る波長変換部材の構成を説明する。図6は、第2の実施形態に係る波長変換部材の一例を示す模式的な断面図である。本実施形態に係る波長変換部材200は、基材110と、蛍光体層120と、冷却部材130と、を備える。波長変換部材200は、冷却部材130の構成以外の構成は、第1の実施形態と同様であるので、異なる点のみ説明する。
[Second embodiment]
[Structure of Wavelength Conversion Member]
Next, the configuration of the wavelength conversion member according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of the wavelength conversion member according to the second embodiment. The
冷却部材130は、冷媒を空間134に供給する供給孔212、および冷媒を空間134から排出する排出孔214を有する。また、冷却部材130は、供給孔212および排出孔214にそれぞれ冷媒を通す供給管216および排出管218が接続される。冷却部材130は、供給管216および排出管218を通じて冷媒を空間134に流通させることで基材110または蛍光体層120を冷却する。
Cooling
このように、空間134に貯留される冷媒を流通させることで、冷却効果をより向上させることができ、発光素子の高出力化に対応することができる。冷媒は、循環させてもよいし、循環させなくてもよい。供給管216および排出管218は、ポンプ等に接続されてもよい。
By circulating the coolant stored in the
本発明の波長変換部材は、高出力の発光素子を使用しても波長変換部材の温度消光等による発光性能の低下を抑制することができると共に、蛍光体の劣化を抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION The wavelength conversion member of this invention can suppress the deterioration of the light emission performance by the temperature quenching of a wavelength conversion member, etc., even if it uses a light emitting element of a high output, and can suppress deterioration of a fluorescent substance.
[発光装置の構成]
次に、本発明の発光装置の構成を説明する。図7(a)~(c)は、それぞれ第1の実施形態に係る波長変換部材を用いた発光装置の一例を示す模式図である。図7(a)~(c)では、波長変換部材100を用いた発光装置300を表示しているが、発光装置300は、第2の実施形態の波長変換部材200を用いたものであってもよい。発光装置300は、少なくとも波長変換部材100または波長変換部材200と、発光素子310とを備える。
[Structure of Light Emitting Device]
Next, the configuration of the light emitting device of the present invention will be described. FIGS. 7A to 7C are schematic diagrams each showing an example of a light-emitting device using the wavelength conversion member according to the first embodiment. FIGS. 7A to 7C show the
発光素子310は、発光装置300に用いられる蛍光体を励起する入射光(励起光)を照射する。発光素子310は、発光装置300に用いられる蛍光体の種類に応じて、蛍光体を励起させる入射光を発するものを選択することができるが、発光素子310が照射する入射光は、様々な蛍光体に対応できる青色光、紫色光、または紫外光であることが好ましい。また、発光装置300に用いられる波長変換部材100または波長変換部材200はハイパワーの用途に適しているため、発光素子310は、レーザダイオードであることが好ましい。
The light-emitting
波長変換部材100、200を使用した発光装置300は、図7(a)のように、発光素子310を冷却部材130の外側に配置することができる。これにより、発光素子310と冷媒の接触を防ぐことができ、発光素子310の劣化や故障のリスクを低減できる。このような構成にする場合、波長変換部材100、200は、基材110および冷却部材130の底面の少なくとも一部が透光性を有する必要がある。この場合の透光性は、可視光範囲全体についての透光性である必要はなく、発光素子310から発せられる光源光(励起光)を透過する性質であればよい。
A light-emitting
波長変換部材100、200を使用した発光装置300は、図7(b)のように、発光素子310を冷却部材130の内側に配置することができる。これにより、発光素子310が冷媒に触れた状態となるため、発光素子310自体の冷却も可能となる。ただしこの場合は、発光素子310が安定して動作する必要があるため、冷媒の選択に制限が発生する場合がある。このような構成にする場合、波長変換部材100、200は、基材110の少なくとも一部が透光性を有する必要がある。この場合の透光性も、発光素子310から発せられる光源光を透過する性質であればよい。図7(a)、(b)のような構成の場合、基材110の表面には光源光は通し、変換光を反射するダイクロイックミラーコートが形成されていてもよい。
A light-emitting
波長変換部材100、200を使用した発光装置300は、図7(c)のように、発光素子310を基材110側に配置することができる。これにより、反射型の発光装置300を構成できる。反射型の発光装置300は、蛍光体層120の発熱ポイントが冷媒から遠い位置にあるので、冷媒の温度を低くする、または第2の実施形態に係る波長変換部材200を用いて構成することが好ましい。
A light-emitting
発光装置300は上記の構成のほか、設計に応じて図に記載していない、レンズ、ダイクロイックミラー、プリズム、表示デバイス、投射光学系、モーターなどを使用することができる。
In addition to the configuration described above, the light-emitting
表示デバイスは、発光装置300が投影する画像を表示する。表示デバイスは、液晶パネル、デジタルミラーデバイス(DMD)などを用いることができる。投射光学系は、波長変換部材100または波長変換部材200から射出された放射光を用いて表示デバイスに表示された画像を外部に投射する。投射光学系は、複数のレンズからなり、ズームやピントの調整をする。
The display device displays an image projected by the
本発明の発光装置は、高出力の発光素子を使用しても波長変換部材の温度消光等による発光性能の低下を抑制することができると共に、蛍光体の劣化を抑制できる。このような発光装置の用途として、レーザ照明、レーザプロジェクタなどに用いることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION The light-emitting device of this invention can suppress the deterioration of the light emission performance by the temperature quenching of a wavelength conversion member, etc., and can suppress deterioration of a fluorescent substance, even if it uses a high-output light-emitting element. Such a light-emitting device can be used for laser lighting, laser projectors, and the like.
[波長変換部材の製造方法]
次に、本発明の実施形態に係る波長変換部材の製造方法の一例を説明する。以下の製造方法は、第1の実施形態に係る波長変換部材の製造方法である。図8は、本発明の波長変換部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。まず、所定の形状に形成された基材を準備する(ステップS1)。基材の形状は板状のほか、表面に凹部が形成された形状でもよい。
[Method for producing wavelength conversion member]
Next, an example of the method for manufacturing the wavelength conversion member according to the embodiment of the present invention will be described. The following manufacturing method is a manufacturing method of the wavelength conversion member according to the first embodiment. FIG. 8 is a flow chart showing an example of the method for manufacturing the wavelength conversion member of the present invention. First, a base material formed into a predetermined shape is prepared (step S1). The shape of the substrate may be a plate-like shape or a shape with concave portions formed on the surface.
これとは別に、蛍光体粒子と無機バインダとを混合して蛍光体ペーストを作製する(ステップS2)。まず、所定の平均粒径を有する蛍光体粒子を準備する。蛍光体粒子は、波長変換部材の設計に応じて、様々なものを用いることができる。2種類以上を使用してもよい。次に、準備した蛍光体粒子を秤量し、溶剤に分散させ、無機バインダと混合し、所定の粘度の印刷用の蛍光体ペーストを作製する。 Separately, phosphor particles and an inorganic binder are mixed to prepare a phosphor paste (step S2). First, phosphor particles having a predetermined average particle size are prepared. Various phosphor particles can be used depending on the design of the wavelength conversion member. Two or more types may be used. Next, the prepared phosphor particles are weighed, dispersed in a solvent, and mixed with an inorganic binder to prepare a printing phosphor paste having a predetermined viscosity.
混合にはボールミルやプロペラ撹拌などを用いることができる。混合時間は、ボールミルの場合、3分以上30分以下であることが好ましい。プロペラ撹拌の場合、5分以上120分以下であることが好ましい。これにより、蛍光体層の厚みのバラツキを低減できる。溶剤は、α-テルピネオール、ブタノール、イソホロン、グリセリン等の高沸点溶剤を用いることができる。なお、蛍光体ペーストの粘度調整や、蛍光体粒子の充填性の調整を目的として無機材料からなるフィラーを添加してもよい。 A ball mill, propeller stirring, or the like can be used for mixing. The mixing time is preferably 3 minutes or more and 30 minutes or less in the case of a ball mill. In the case of propeller stirring, the time is preferably 5 minutes or more and 120 minutes or less. As a result, variations in the thickness of the phosphor layer can be reduced. High boiling point solvents such as α-terpineol, butanol, isophorone and glycerin can be used as the solvent. In addition, a filler made of an inorganic material may be added for the purpose of adjusting the viscosity of the phosphor paste and adjusting the filling property of the phosphor particles.
また、無機バインダは、エチルシリケート等の有機シリケートであることが好ましい。有機シリケートを用いることで蛍光体粒子が蛍光体ペースト全体に分散し、適切な粘度の蛍光体ペーストを作製することができる。 Also, the inorganic binder is preferably an organic silicate such as ethyl silicate. By using the organic silicate, the phosphor particles are dispersed throughout the phosphor paste, making it possible to produce a phosphor paste with an appropriate viscosity.
例えば、無機バインダとしてエチルシリケートを用いるときは、水および触媒の質量に対して、エチルシリケートを70wt%以上100wt%以下、好ましくは80wt%以上90wt%以下の質量とする。その他、無機バインダは、加水分解あるいは酸化により酸化ケイ素となる酸化ケイ素前駆体、ケイ酸化合物、シリカ、およびアモルファスシリカからなる群のうちの少なくとも1種を含む原料を、常温で反応させるか、または、300℃以下の温度で熱処理することにより得られたものであってもよい。熱処理を行ない固化させるバインダを用いる場合、常温での経時変化が小さく、インクの流動性を安定して保つことができるため、蛍光体層の厚みのバラツキを小さくできる点で好ましい。酸化ケイ素前駆体としては、例えば、ペルヒドロポリシラザン、エチルシリケート、メチルシリケートを主成分としたものが挙げられる。 For example, when ethyl silicate is used as the inorganic binder, the amount of ethyl silicate is 70 wt % or more and 100 wt % or less, preferably 80 wt % or more and 90 wt % or less, based on the mass of water and the catalyst. In addition, the inorganic binder is obtained by reacting a raw material containing at least one selected from the group consisting of a silicon oxide precursor that becomes silicon oxide by hydrolysis or oxidation, a silicic acid compound, silica, and amorphous silica at room temperature, or , obtained by heat treatment at a temperature of 300° C. or less. When using a binder that is hardened by heat treatment, it is preferable in that the variation in the thickness of the phosphor layer can be reduced because the change over time at room temperature is small and the fluidity of the ink can be stably maintained. Silicon oxide precursors include, for example, those containing perhydropolysilazane, ethyl silicate, and methyl silicate as main components.
次に、準備した基材の表面に蛍光体ペーストを塗布してペースト層を形成する(ステップS3)。蛍光体ペーストの塗布は、スクリーン印刷法、スプレー法、ディスペンサーによる描画法、インクジェット法を用いることができる。スクリーン印刷法を用いると、厚みの均一なペースト層を安定的に形成できるので好ましい。スクリーン印刷は、蛍光体ペーストをインキスキージで枠に張られたスクリーンに押し付けて行う方法である。ペースト層の厚みは、焼成後に所定の厚みになるように調整する。 Next, a phosphor paste is applied to the surface of the prepared base material to form a paste layer (step S3). A screen printing method, a spray method, a drawing method using a dispenser, or an inkjet method can be used to apply the phosphor paste. A screen printing method is preferable because a paste layer having a uniform thickness can be stably formed. Screen printing is a method in which phosphor paste is pressed against a screen stretched on a frame with an ink squeegee. The thickness of the paste layer is adjusted so that it will have a predetermined thickness after firing.
そして、塗布した原料ペーストを、熱処理することで蛍光体層を形成する(ステップS4)。熱処理温度は、150℃以上300℃以下であることが好ましく、熱処理時間は、0.5時間以上2.0時間以下であることが好ましい。また、昇温速度は、50℃/h以上200℃/h以下であることが好ましい。また、熱処理前に乾燥工程を設けてもよい。乾燥工程を設ける場合、乾燥温度は100℃以上150℃以下が好ましく、乾燥時間は20分以上60分以下であることが好ましい。このような工程により、基材の一方の主面に蛍光体層が形成される。特に窒化物蛍光体を用いる場合、酸化による蛍光体の劣化を防ぐため、窒素やアルゴン等の非酸化性雰囲気下で熱処理することが望ましい。 Then, the applied raw material paste is heat-treated to form a phosphor layer (step S4). The heat treatment temperature is preferably 150° C. or more and 300° C. or less, and the heat treatment time is preferably 0.5 hours or more and 2.0 hours or less. Moreover, the temperature increase rate is preferably 50° C./h or more and 200° C./h or less. Also, a drying step may be provided before the heat treatment. When a drying step is provided, the drying temperature is preferably 100° C. or higher and 150° C. or lower, and the drying time is preferably 20 minutes or longer and 60 minutes or shorter. Through such steps, a phosphor layer is formed on one main surface of the substrate. In particular, when a nitride phosphor is used, it is desirable to perform the heat treatment in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen or argon in order to prevent deterioration of the phosphor due to oxidation.
上記の工程とは別に、冷却部材を製造する(ステップS5)。冷却部材は、内部に冷媒を貯留する空間を有する有底開口形状に形成することが好ましい。冷却部材は、1の部材で形成してもよいし、複数の部材で形成してもよい。冷却部材は、透光性を有する必要がある部分は、例えば、サファイア、ガラス等で形成することができる。また、透光性を有しない必要がある部分は、セラミックス、金属、樹脂(高熱伝導率のフィラー材料を含む複合樹脂など)等で形成することができる。また、透光性を有する基材の表面に光の透過を防止する層を形成してもよい。 Separately from the above steps, a cooling member is manufactured (step S5). It is preferable that the cooling member is formed in a bottomed opening shape having a space for storing a coolant inside. The cooling member may be formed of one member or may be formed of a plurality of members. A portion of the cooling member that needs to be translucent can be made of, for example, sapphire, glass, or the like. Moreover, a portion that does not need to have translucency can be formed of ceramics, metal, resin (composite resin containing filler material with high thermal conductivity, etc.), or the like. Further, a layer for preventing light transmission may be formed on the surface of the substrate having translucency.
次に、冷却部材の空間に冷媒を注入する(ステップS6)。冷媒は、例えば、水、グリコール類、HFC(ハイドロフルオロカーボン)類、二酸化炭素等を使用することができる。 Next, a coolant is injected into the space of the cooling member (step S6). As the refrigerant, for example, water, glycols, HFCs (hydrofluorocarbons), carbon dioxide, or the like can be used.
そして、基材と冷却部材を接続する(ステップS7)。冷却部材と基材との接続方法(固定方法または接合方法)は、ネジ止めやクランプ止め、接着剤による接着等、内圧による冷媒の漏れを防ぐことができる方法であれば、どのような方法であってもよい。Oリング等のガスケットを使用してもよい。また、これらを併用してもよい。このとき、冷媒に液体を使用する場合は、空間に気体が残されたり混入したりしないように注意して接続する。 Then, the base material and the cooling member are connected (step S7). The connection method (fixing method or joining method) between the cooling member and the base material can be any method, such as screwing, clamping, or adhesive bonding, as long as it can prevent refrigerant leakage due to internal pressure. There may be. Gaskets such as O-rings may also be used. Moreover, you may use these together. At this time, if a liquid is used as the coolant, the connection should be made with care so as not to leave or mix gas in the space.
このような製造工程により、高出力の発光素子を使用しても波長変換部材の温度消光等による発光性能の低下を抑制することができると共に、蛍光体の劣化を抑制できる波長変換部材を製造できる。 With such a manufacturing process, it is possible to manufacture a wavelength conversion member capable of suppressing deterioration of the light emission performance due to temperature quenching of the wavelength conversion member even when using a high-output light emitting element, and suppressing deterioration of the phosphor. .
[実施例および比較例]
(試料の作製)
(実施例1)
基材として直径φ30mm、厚みt0.5mmの円板状のサファイア基材を準備した。蛍光体層として、平均粒子径15μmのYAG系蛍光体と、溶媒としてα‐テルピネオール、無機バインダとしてエチルシリケートを秤量し、プロペラ撹拌で30分間混合することで原料ペースト(蛍光体ペースト)を作製した。得られた原料ペーストを熱処理後の蛍光体層の平均厚みが100μmとなるようにスクリーン印刷により基材上に塗布し、塗布後の基材を100℃で20分乾燥した後、電気炉を用いて非酸化性雰囲気で150℃/hで150℃まで昇温し、60分熱処理をした。このようにして、一方の主面に蛍光体層を有する基材を準備した。
[Examples and Comparative Examples]
(Preparation of sample)
(Example 1)
A disk-shaped sapphire substrate having a diameter of 30 mm and a thickness of 0.5 mm was prepared as a substrate. A raw material paste (phosphor paste) was prepared by weighing a YAG-based phosphor having an average particle size of 15 μm for a phosphor layer, α-terpineol as a solvent, and ethyl silicate as an inorganic binder, and mixing them with a propeller for 30 minutes. . The obtained raw material paste is applied onto a base material by screen printing so that the phosphor layer after heat treatment has an average thickness of 100 μm, and the base material after coating is dried at 100° C. for 20 minutes, and then an electric furnace is used. The temperature was raised to 150° C. at a rate of 150° C./h in a non-oxidizing atmosphere, and heat treatment was performed for 60 minutes. Thus, a substrate having a phosphor layer on one main surface was prepared.
冷却部材を構成する部材として以下の部材を準備した。底面を構成する第1の部材として、直径φ30mm、厚みt0.5mmの円板状のサファイアを準備した。また、側面を構成する第2の部材として、縦50mm、横50mm、高さ30mm、厚み5mmの直方体状の中空部材の上面および下面に直径φ30mm、深さ0.5mmの窪み、および同一の中心を有する直径φ20mmの開口部を有し、樹脂(PEEK)からなる部材を準備した。 The following members were prepared as members constituting the cooling member. A disc-shaped sapphire having a diameter of 30 mm and a thickness of 0.5 mm was prepared as the first member constituting the bottom surface. In addition, as a second member constituting the side surface, a rectangular parallelepiped hollow member having a length of 50 mm, a width of 50 mm, a height of 30 mm, and a thickness of 5 mm is provided. A member made of resin (PEEK) and having an opening with a diameter of 20 mm was prepared.
第2の部材の下面の開口部の窪みに、第1の部材およびOリングを配置し、リング状のアルミニウム製の薄板で抑えてネジ止めした。その後、冷却部材の内部に冷媒として純水を注入し、第2の部材の上面の開口部の窪みに、蛍光体層を設けた基材およびOリングを配置し、リング状のアルミニウム製の薄板で抑えてネジ止めした。このとき、基材は蛍光体層を設けた主面を外側にして配置した。このようにして、実施例1の波長変換部材を作製した。実施例1の波長変換部材は、図9(a)に示されるような模式的な断面を有する。図9(a)、(b)は、それぞれ実施例の波長変換部材を示す模式的な断面図である。 The first member and the O-ring were placed in the depression of the opening of the lower surface of the second member, held by a ring-shaped aluminum thin plate and screwed. After that, pure water is injected as a coolant into the inside of the cooling member, and a base material provided with a phosphor layer and an O-ring are placed in the recess of the opening of the upper surface of the second member, and a ring-shaped aluminum thin plate is placed. I held it down with the screw and fixed it. At this time, the base material was arranged with the main surface provided with the phosphor layer facing outward. Thus, the wavelength conversion member of Example 1 was produced. The wavelength conversion member of Example 1 has a schematic cross section as shown in FIG. 9(a). FIGS. 9A and 9B are schematic cross-sectional views showing wavelength conversion members of examples, respectively.
(実施例2)
第2の部材として、金属製(アルミニウム製)の部材を使用したことを除き、実施例1と同様の形状等で実施例2の波長変換部材を作製した。実施例2の波長変換部材は、図9(a)に示されるような模式的な断面を有する。
(Example 2)
A wavelength conversion member of Example 2 was produced in the same shape and the like as in Example 1, except that a metal (aluminum) member was used as the second member. The wavelength conversion member of Example 2 has a schematic cross section as shown in FIG. 9(a).
(実施例3)
第2の部材の側面の対向する面に冷媒を供給する供給孔および冷媒を排出する排出孔を設け、供給孔および排出孔に内径6mmの管(供給管および排出管)をつないで、それぞれポンプに接続したことを除き、実施例2と同様の形状等で実施例3の波長変換部材を作製した。実施例3の波長変換部材は、図9(b)に示されるような模式的な断面を有する。
(Example 3)
A supply hole for supplying the refrigerant and a discharge hole for discharging the refrigerant are provided on the opposite side surfaces of the second member, and pipes with an inner diameter of 6 mm (supply pipe and discharge pipe) are connected to the supply hole and the discharge hole, respectively, to pump A wavelength conversion member of Example 3 was produced in the same shape and the like as in Example 2, except that it was connected to . The wavelength conversion member of Example 3 has a schematic cross section as shown in FIG. 9(b).
(比較例)
実施例1の蛍光体層を有する基材そのものを、比較例の波長変換部材とした。すなわち、比較例の波長変換部材は、冷却部材が設けられていない波長変換部材である。比較例の波長変換部材は、図10に示されるような模式的な断面を有する。図10は、比較例の波長変換部材を示す模式的な断面図である。
(Comparative example)
The substrate itself having the phosphor layer of Example 1 was used as a wavelength conversion member of Comparative Example. That is, the wavelength conversion member of the comparative example is a wavelength conversion member provided with no cooling member. The wavelength conversion member of the comparative example has a schematic cross section as shown in FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a wavelength conversion member of a comparative example.
[波長変換部材の評価]
実施例および比較例の波長変換部材を20℃の室温でしばらく放置して、冷媒を含めた各部の温度がそれぞれ20℃になるようにした。そして、実施例および比較例の波長変換部材について、2Wの出力で波長445nmの青色レーザ光を照射し、蛍光体層の表面側の最高温度について、サーモカメラを用い、10秒後、1分後、3分後に確認を行なった。実施例3は、排出孔から30ml/sの速度で冷媒(純水)を排出しつつ、供給孔から同じ速度で20℃の冷媒を供給した。
[Evaluation of Wavelength Conversion Member]
The wavelength conversion members of Examples and Comparative Examples were left at room temperature of 20°C for a while so that the temperature of each part including the coolant reached 20°C. Then, the wavelength conversion members of Examples and Comparative Examples were irradiated with a blue laser beam having a wavelength of 445 nm at an output of 2 W, and the maximum temperature on the surface side of the phosphor layer was measured using a thermo camera after 10 seconds and 1 minute. , confirmed after 3 minutes. In Example 3, while the refrigerant (pure water) was discharged from the discharge hole at a rate of 30 ml/s, the refrigerant of 20° C. was supplied from the supply hole at the same rate.
サーモカメラで測定した温度は、実施例3、実施例2、実施例1、比較例の順に高くなった。比較例は、1分後の温度が200℃を超え、蛍光体の温度消光が発生する虞のある温度となっていた。一方、実施例1~3は、1分後の温度がそれぞれ80℃~150℃の範囲で安定し、蛍光体の温度消光が発生する虞のある温度より十分に低い温度であり、3分後であっても温度上昇は見られなかった。すなわち、実施例の波長変換部材は、比較例の波長変換部材と比べて蛍光体層の温度上昇が抑えられ、温度消光が発生する虞が生じる高エネルギーの励起条件でも、温度消光を抑制し、高い発光量が得られることが確認された。 The temperatures measured by the thermo camera increased in the order of Example 3, Example 2, Example 1, and Comparative Example. In the comparative example, the temperature after one minute exceeded 200° C., which is a temperature at which temperature quenching of the phosphor may occur. On the other hand, in Examples 1 to 3, the temperature after 1 minute is stabilized in the range of 80° C. to 150° C., which is sufficiently lower than the temperature at which temperature quenching of the phosphor may occur. However, no temperature increase was observed. That is, the wavelength conversion member of the example suppresses the temperature rise of the phosphor layer compared to the wavelength conversion member of the comparative example, and suppresses temperature quenching even under high-energy excitation conditions that may cause temperature quenching. It was confirmed that a high amount of luminescence was obtained.
以上の結果によって、本発明の波長変換部材は、高出力の発光素子を使用しても波長変換部材の温度消光等による発光性能の低下を抑制することができると共に、蛍光体の劣化を抑制できることが確かめられた。また、本発明の波長変換部材は、プロジェクター等の発光装置の用途に好適に使用できることが確かめられた。 Based on the above results, the wavelength conversion member of the present invention can suppress deterioration in light emission performance due to temperature quenching of the wavelength conversion member even when a high-output light emitting element is used, and can suppress deterioration of the phosphor. was confirmed. Moreover, it was confirmed that the wavelength conversion member of the present invention can be suitably used for light emitting devices such as projectors.
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形および均等物に及ぶことはいうまでもない。また、各図面に示された構成要素の構造、形状、数、位置、大きさ等は説明の便宜上のものであり、適宜変更しうる。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but extends to various modifications and equivalents within the spirit and scope of the present invention. Also, the structure, shape, number, position, size, etc. of the constituent elements shown in each drawing are for convenience of explanation, and may be changed as appropriate.
100、200 波長変換部材
110 基材
112 一方の主面
114 他方の主面
120 蛍光体層
122 蛍光体粒子
124 透光性セラミックス
130 冷却部材
131 第1の部材
132 第2の部材
134 空間
136 開口部
140 Oリング
212 供給孔
214 排出孔
216 供給管
218 排出管
300 発光装置
310 発光素子
100, 200
Claims (6)
平板状に形成された基材と、
前記基材の一方の主面に設けられ、蛍光体粒子と透光性セラミックスとで形成された蛍光体層と、
前記基材の他方の主面に設けられ、内部に冷媒を貯留する空間を有する冷却部材と、を備え、
前記冷却部材は、前記冷媒を前記基材の前記他方の主面に接触させることで前記基材または前記蛍光体層を冷却することを特徴とする波長変換部材。 A wavelength conversion member,
a substrate formed into a flat plate;
a phosphor layer provided on one main surface of the base material and formed of phosphor particles and translucent ceramics;
a cooling member provided on the other main surface of the base material and having a space for storing a coolant therein;
The wavelength conversion member, wherein the cooling member cools the base material or the phosphor layer by bringing the coolant into contact with the other main surface of the base material.
前記第1の部材は、少なくとも一部が透光性を有することを特徴とする請求項2に記載の波長変換部材。 The cooling member comprises a first member forming a bottom surface facing the base material and a second member forming a side surface connected to the base material,
3. The wavelength conversion member according to claim 2, wherein at least a part of said first member is translucent.
前記第2の部材は、透光性を有しないことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の波長変換部材。 The cooling member comprises a first member constituting a bottom surface facing the base material and a second member connected to the base material and constituting a side surface,
4. The wavelength conversion member according to claim 2, wherein the second member does not have translucency.
前記冷却部材は、前記供給管および前記排出管を通じて前記冷媒を前記空間に流通させることで前記基材または前記蛍光体層を冷却することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の波長変換部材。 The cooling member has a supply hole for supplying the coolant to the space and a discharge hole for discharging the coolant from the space, and the supply hole and the discharge hole are provided with a supply pipe and a discharge pipe through which the coolant passes, respectively. is connected and
5. The cooling member cools the substrate or the phosphor layer by allowing the coolant to flow through the space through the supply pipe and the discharge pipe. A wavelength conversion member as described.
請求項1から請求項5のいずれかに記載の波長変換部材と、
前記波長変換部材の前記他方の主面側に設けられ、特定範囲の波長の光を発する発光素子と、を備えることを特徴とする発光装置。
A light-emitting device,
a wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 5;
and a light-emitting element provided on the other main surface side of the wavelength conversion member and emitting light having a wavelength within a specific range.
Priority Applications (1)
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